JP2006195257A - レゾネータ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】
閉塞空間に連通する開口部入口直下に開口空間を仕切る所定長さの仕切り部材を設けることにより、この仕切り部材により閉塞空間から流出する空気との摩擦面積を大きくすることができ、これにより閉塞空間を可及的大きくすることなく、レゾネータ効果を高めることができ、特に、閉塞空間の容積確保が困難な部位で、かつ低周波騒音を低減させたい時に有効となるレゾネータ構造に提供を目的とする。
【解決手段】
開口部１から該開口部１に連通する閉塞空間２に音波が入射した時、音のエネルギを摩擦によるエネルギに変換して特定の共鳴周波数の騒音を低減するレゾネータ構造であって、上記閉塞空間２に連通する開口部１入口直下に開口空間を仕切る所定長さの仕切り部材３を設けたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ヘルムホルツの理論を用いて、開口部から該開口部に連通する閉塞空間（レゾナンスチャンバ）に音波が入射した時、音（空気の圧力変動）のエネルギを摩擦による熱エネルギに変換して特定の共鳴周波数の騒音を低減するようなレゾネータ構造に関する。

従来、車両の騒音を低減する手段としては、吸音材を用いたものがある。すなわち、ＰＥＴフェルト基材をメイン基材として用い、このメイン基材の両面にフェノール樹脂含浸ガラスマット製の補強材を積層し、さらに、これら補強材の両外面にＰＥＴフィルムを積層して、何れか一方のＰＥＴフィルムに適宜間隔を隔てて複数の小孔を穿設し、小孔が穿設されたＰＥＴフィルムの外面に表皮材を接合して構成されたものを車両用成形天井として用いるものである（特許文献１参照）。

このように、吸音材を用いて剛性および質感を有する成形天井を成形することは、コスト及び品質の面で不利となるうえ、周波数が５００〜１０００Ｈ_Ｚの高い周波数の吸音には効果がある反面、低周数域の騒音低減性能を確保することは困難であると共に、上述のように多層構造に形成すると、車両重量が増加するため、燃費が悪化する問題点があった。

一方、ヘルムホルツの理論を用いてレゾネータを構成した従来技術としては次のような各種の構造があった。
つまり、トラックの運転席としてのキャブ構造体の天井部を構成するルーフパネルと、このルーフパネルに形成した補強用ビードとの間の隙間を利用して吸気レゾネータを構成して、騒音を低減するもの（特許文献２参照）、
シートバック上部に設けられるヘッドレストにレゾネータとなる空洞部を設け、この空洞部を、開口部を介して車室内に連通させて、騒音を低減するもの（特許文献３参照）、
リヤウエスト部の連通路を共鳴器のスロート部（いわゆる首部）として車室に連なるレゾネータを構成し、トランクルーム内で発生する低周波騒音の車室内への伝達を低下させるように構成したもの（特許文献４参照）、
車室とトランクルームとをレゾネータの首部としての穴部で連通し、この穴部のフランジの長さと、トランクルームの容積とにより決定されるレゾネータ最大吸音周波数（共鳴周波数と同意）を、車室内の特定のこもり音の周波数域にチューニングし、上記こもり音を低減すべく構成したもの（特許文献５参照）、
がある。

しかし、これらの各従来構造においては、開口部と、この開口部に連通する閉塞空間としての所定容積のレゾナンスチャンバのみによるものであるから、充分なレゾネータ効果を確保することができず、特に、低周波の騒音を低減させる場合には閉塞空間を大きく設定する必要があり、レゾネータ構造の小型化が困難であった。
特開２０００−２７２４３２号公報 実開平６−４４６８１号公報 実開平５−７４９６９号公報 特開平１０−１２９５２５号公報 特開平８−８０８７２号公報

そこで、この発明は、閉塞空間（レゾナンスチャンバ）に連通する開口部入口直下に開口空間を仕切る所定長さの仕切り部材を設けることにより、この仕切り部材により閉塞空間から流出する空気との摩擦面積を大きくすることができ、これにより閉塞空間を可及的大きくすることなく、レゾネータ効果を高めることができ、特に、閉塞空間の容積確保が困難な部位で、かつ低周波騒音を低減させたい時に有効となるレゾネータ構造に提供を目的とする。

この発明によるレゾネータ構造は、開口部から該開口部に連通する閉塞空間に音波が入射した時、音のエネルギを摩擦によるエネルギに変換して特定の共鳴周波数の騒音を低減するレゾネータ構造であって、上記閉塞空間に連通する開口部入口直下に開口空間を仕切る所定長さの仕切り部材を設けたものである。

上記構成によれば、上記所定箇所に仕切り部材を設けたので、この仕切り部材にて閉塞空間から流出する空気の摩擦面積が増大し、この結果、音のエネルギが熱エネルギーに変換される量が大きくなる。

したがって、閉塞空間（レゾナンスチャンバ）を可及的に大きくすることなく、レゾネータ効果の向上と、レゾネータ構造の小型化とが図れ、特に、閉塞空間の容積確保が困難な部位で、かつ低周波騒音を低減させたい場合に有効となる。

この発明の一実施態様においては、上記仕切り部材は開口部から流入、流出する空気の流入出方向に沿って配設されたものである。
上記構成によれば、仕切り部材が空気の流入、流出を阻害しないので、適切なレゾネータ効果を確保することができる。

この発明の一実施態様においては、上記仕切り部材は開口部外端を跨ぐ外部空間以外に設定されたものである。
上記構成によれば、仕切り部材を、閉塞空間に対する空気の流入、流出を阻害しない位置に設けるので、レゾネータ効果を確保することができる。

この発明の一実施態様においては、上記仕切り部材は開口部を形成する開口壁の長さ範囲以外の部位に設定されたものである。
上記構成によれば、仕切り部材を、閉塞空間に対する空気の流入、流出を阻害しない位置に設けるので、レゾネータ効果を確保することができる。

この発明の一実施態様においては、上記仕切り部材は開口部と同等の長さに設定されたものである。
上記構成によれば、仕切り部材の長さにより適切な摩擦面積を確保することができる。

この発明の一実施態様においては、上記仕切り部材は開口部入口直下において開口部を二分するように配設されたものである。
上記構成によれば、空気の流入出が均等に二分され、共鳴現象を阻害することなく、摩擦面積の確保ができる。

この発明の一実施態様においては、上記仕切り部材の肉厚は開口部直径の１／６またはそれ以下に設定されたものである。
上記構成によれば、仕切り部材の肉厚設定により、開口部からの空気の流入を確保しつつ、摩擦面積を確保することができる。因に、仕切り部材の肉厚が１／６を超過すると、開口部からの空気の流入が阻害され、所期のレゾネータ効果が得られなくなるので、上記値に設定するものである。

この発明の一実施態様においては、上記仕切り部材は開口部直下から閉塞空間内方へ所定量延設されたものである。
上記構成によれば、仕切り部材の延設構造により、摩擦面積の拡大を図ることができるので、レゾネータ効果の向上を図ることができる。

この発明の一実施態様においては、上記仕切り部材を閉塞空間内方へ延設する所定量は、閉塞空間の深さの１／２またはそれ以下に設定されたものである。
上記構成によれば、閉塞空間での共鳴現象を確保しつつ、摩擦面積の増大を図ることができる。因に、仕切り部材の延設量が閉塞空間の深さの１／２を超えると、共鳴現象が阻害され、所期のレゾネータ効果が得られなくなるので、上記値に設定するものである。

この発明によれば、閉塞空間に連通する開口部入口直下に開口空間を仕切る所定長さの仕切り部材を設けたので、この仕切り部材により閉塞空間から流出する空気との摩擦面積を大きくすることができ、これにより閉塞空間を可及的大きくすることなく、レゾネータ効果を高めることができ、特に、閉塞空間の容積確保が困難な部位で、かつ低周波騒音を低減させたい時に有効となる効果がある。

閉塞空間から流出する空気との摩擦面積の増大を図って、該閉塞空間を可及的大きくすることなく、レゾネータ効果を高め、特に、閉塞空間の容積確保が困難な部位で、かつ、低周波騒音を低減させる場合に有効になるという目的を、閉塞空間に連通する開口部入口直下に開口空間を仕切る所定長さの仕切り部材を設けるという構成にて実現した。

この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳述する。
図面はレゾネータ構造を示し、図１（イ）は実施例品Ａの斜視図、図１（ロ）および図１（ハ）は図１（イ）のそれぞれ異なる方向からの断面図（この点に関しては図３〜図７についても同様である）であって、このレゾネータ構造は直径Ｘ、管長（スロートの長さ）Ｌの円筒状の開口部１と、この開口部１に連通する拡張室としての閉塞空間２（以下、レゾナンスチャンバと略記する）とを備え、該レゾナンスチャンバ２の深さをＹに設定している。

ここで、開口部１の開口面積をＳ、管長をＬ、レゾナンスチャンバ２の容積をＶとする時、共鳴周波数（ｆ_０）は次の［数１］で求めることができる。

但し、Ｃは音速
上述の共鳴周波数（吸音周波数）を低周波に設定すべく、各部の寸法が決定されるが、この実施例ではｆ_０＝４０８Ｈ_Ｚとなるように各部の寸法が設定されており、レゾナンスチャンバ２の深さＹは１２ｃｍに設定されている。

また、上述のレゾナンスチャンバ２の連通する開口部１の入口直下には開口空間を均等に仕切る所定長さの仕切り部材３が設けられている。
この仕切り部材３は開口部１から流入、流出する空気（入射、再放出する空気）の流入出方向に沿うように配設されている。しかも、該仕切り部材３は開口部１の外端を跨ぐ外部空間以外に設定されている。つまり、この仕切り部材３は開口部１から外方に飛び出さないように配設されている。さらに、該仕切り部材３は開口部１を形成する開口壁１ａの長さ（つまり管長Ｌ）の範囲以外の部位となるように、開口部１の入口直下に設けられている。

また、図１（ハ）に示すように、上述の仕切り部材３は開口部１と同等の長さに設定されている。つまり、仕切り部材３の長さｂが開口部１の直径Ｘとほぼ等しくなるように設定されている。
さらに図２示すように、上述の仕切り部材３は開口部１の入口直下において平面から見て開口部１を均等に二分するように配設されている。

加えて、上述の仕切り部材３の肉厚ｔは開口部１の直径Ｘの１／６またはそれ以下になるように設定されている。この実施例品Ａの肉厚ｔはＸ／６（つまり１／６）に設定されている。

また、上述の仕切り部材３は開口部１の直下からレゾナンスチャンバ２内方へ所定量延設され、その延設量ａはレゾナンスチャンバ２の深さＹの１／２またはそれ以下に設定されている。この実施例品Ａではａ＝（１／６）Ｙの２ｃｍに設定されている。

図１、図２に示す実施例品Ａのレゾネータ構造において、開口部１から該開口部１に連通するレゾナンスチャンバ２に音波が入射すると、このレゾナンスチャンバ２内で共鳴現象が発生し、開口部１から入る空気とレゾナンスチャンバ２から開口部１を介して出る空気との間で空気通過時の粘性によるエネルギ損失に加えて、レゾナンスチャンバ２から出る空気が仕切り部材３および開口部１の内壁面と摩擦して、音のエネルギが摩擦による熱エネルギに変換されるので、騒音を低減することができる。

この図１、図２に示す実施例品Ａの周波数に対する音圧の特性（図１３参照）を実測し、ｆ_０＝４０８Ｈ_Ｚにおいて騒音低減の効果代を求めると図８のようになる。つまり、この実施例品Ａの効果代は４．５ｄＢで、図５に示す仕切り部材３が全くない従来例品Ｄの効果代４．３ｄＢに対して、レゾネータ効果の向上が認められた。なお、図５に示す従来例品Ｄは仕切り部材３を有さない点が図１と異なるのみで、各部の寸法等の他の条件は図１と同一に設定されている。

図３（イ）、（ロ）、（ハ）は実施例品Ｂを示し、この実施例品Ｂにおいては仕切り部材３の開口部１の直下からレゾナンスチャンバ２内方への延設量ａを、レゾナンスチャンバ２の深さＹの１／２．４としての５ｃｍに設定し、各部の寸法等の他の条件は図１と同一に設定したものである。

この図３に示す実施例品Ｂの周波数に対する音圧の特性を実測し、ｆ_０＝４０８Ｈ_Ｚにおいて騒音低減の効果代を求めると図８に示す如く、効果代＝５．８ｄＢとなる。

このように、仕切り部材３の延設量ａを所定範囲において大きく設定すると、レゾナンスチャンバ２から再放射される空気の摩擦面積が増大し、この分、熱エネルギに変換される量が増加するので、良好な効果代が認められる。

図４（イ）、（ロ）、（ハ）は実施例品Ｃを示し、この実施例品Ｃにおいては仕切り部材３の開口部１の直下からレゾナンスチャンバ２内方への延設量ａを、レゾナンスチャンバ２の深さＹの１／１．７１４としての７ｃｍに設定し、各部の寸法等の他の条件は図１と同一に設定したものである。

この図４に示す実施例品Ｃの周波数に対する音圧の特性を実測し、ｆ_０＝４０８Ｈ_Ｚにおいて騒音低減の効果代を求めると図８に示す如く、効果代＝５．５ｄＢとなる。

このように、仕切り部材３の延設量ａを実施例品Ｂよりもさらに大きく設定すると、実施例品Ａに対しては効果代が向上するものの、実施例品Ｂに対しては効果代が小さくなる。このことは仕切り部材３の延設量ａがレゾナンスチャンバ２の深さＹの１／２を超過すると、レゾナンスチャンバ２内での共鳴現象が順次阻害されて、効果代が小さくなることを示している。

図６（イ）、（ロ）、（ハ）は比較例品Ｅを示し、この比較例品Ｅにおいては高さ２ｃｍの仕切り部材３を、開口部１を形成する開口壁１ａの長さ範囲に設定し、各部の寸法等の他の条件は図１と同一に設定したものである。

この図６に示す比較例品Ｅの周波数に対する音圧の特性を実測し、ｆ_０＝４０８Ｈ_Ｚにおいて騒音低減の効果代を求めると図８に示す如く、効果代＝３．９ｄＢとなる。

つまり、仕切り部材３を、開口部１を形成する開口壁１ａのエリア内に設けると、該開口部１を介してレゾナンスチャンバ２内に流入する空気の入射が阻害されるので、仕切り部材３のない従来例品Ｄに対して効果代が低下する。

図７（イ）、（ロ）、（ハ）は比較例品Ｆを示し、この比較例品Ｆにおいては高さ２ｃｍの仕切り部材３を、開口部１の外端を跨ぐ外部空間に設定し、各部の寸法等の他の条件は図１と同一に設定したものである。

この図７に示す比較例品Ｆの周波数に対する音圧の特性を実測し、ｆ_０＝４０８Ｈ_Ｚにおいて騒音低減の効果代を求めると図８に示す如く、効果代＝２．４ｄＢとなる。

すなわち、仕切り部材３を開口部１から飛び出したように配設すると、該開口部１を介してレゾナンスチャンバ２内に流入する空気の入射が大幅に阻害されるので、仕切り部材３が全くない従来例品Ｄに対して効果代が著しく低下する。

図９は、図５で示した従来例品Ｄ（つまり仕切り部材３がなく、肉厚ｔ＝０のもの）と、図１で示した実施例品Ａ（仕切り部材３の肉厚ｔが直径Ｘの１／６のもの）と、図１の構成下において仕切り部材３の肉厚ｔを直径Ｘに対して１／５、１／４、１／３と順次厚く形成したものとを比較して示す効果代の比較特性図であって、開口部１の直径Ｘに対して仕切り部材３の肉厚ｔが１／６の実施例品Ａにおいてはレゾナンス効果が得られるが、仕切り部材３の肉厚ｔを１／５、１／４、１／３と順次厚く設定すると、効果代は４．３ｄＢ、３．５ｄＢ、２．３ｄＢと順次低下し、所期のレゾナンス効果が得られなくなる。

つまり、仕切り部材３の肉厚ｔが過大になると、開口部１からの空気の入射が阻害され、レゾナンス効果を確保することが不可能となる。
このように上記実施例のレゾネータ構造は、開口部１から該開口部１に連通するレゾナンスチャンバ２に音波が入射した時、音のエネルギを摩擦によるエネルギに変換して特定の共鳴周波数ｆ_０の騒音を低減するレゾネータ構造であって、上記レゾナンスチャンバ２に連通する開口部１入口直下に開口空間を仕切る所定長さの仕切り部材３を設けたものである。

この構成によれば、上記所定箇所に仕切り部材３を設けたので、この仕切り部材３にてレゾナンスチャンバ２から流出する空気（再放射される空気）の摩擦面積が増大し、この結果、音のエネルギが熱エネルギーに変換される量が大きくなる。

したがって、レゾナンスチャンバ２を可及的に大きくすることなく、レゾネータ効果の向上と、レゾネータ構造の小型化とが図れ、特に、レゾナンスチャンバ２の容積確保が困難な部位で、かつ低周波騒音を低減させたい場合に有効となる。

しかも、上記仕切り部材３は開口部１から流入、流出する空気の流入出方向に沿って配設されたものである。

この構成によれば、仕切り部材３が空気の流入、流出を阻害しないので、適切なレゾネータ効果を確保することができる。
また、上記仕切り部材３は開口部１の外端を跨ぐ外部空間以外に設定されたものである。つまり、図７で示した比較例品Ｆの構造を採用しないものである。

この構成によれば、仕切り部材３を、レゾナンスチャンバ２に対する空気の流入、流出を阻害しない位置に設けるので、レゾネータ効果を確保することができる。

さらに、上記仕切り部材３は開口部１を形成する開口壁１ａの長さ範囲以外の部位に設定されたものである。つまり、図６で示した比較例品Ｅの構造を採用しないものである。

この構成によれば、仕切り部材３を、レゾナンスチャンバ２に対する空気の流入、流出を阻害しない位置に設けるので、レゾネータ効果を確保することができる。

加えて、上記仕切り部材３は開口部１と同等の長さに設定されたものである（
図１（ハ）、図２参照）。
この構成によれば、仕切り部材３の長さにより適切な摩擦面積を確保することができる。

また、上記仕切り部材３は開口部１の入口直下において開口部１を二分するように配設されたものである（図２参照）。
この構成によれば、空気の流入出が均等に二分され、共鳴現象を阻害することなく、摩擦面積の確保ができる。

さらに、上記仕切り部材３の肉厚ｔは開口部１の直径Ｘの１／６またはそれ以下に設定されたものである。
この構成によれば、仕切り部材３の肉厚設定により、開口部１からの空気の流入を確保しつつ、摩擦面積を確保することができる。因に、仕切り部材の肉厚が１／６を超過すると、開口部からの空気の流入が阻害され、所期のレゾネータ効果が得られなくなるので、上記値に設定するものである。

しかも、上記仕切り部材３は開口部１の直下からレゾナンスチャンバ２内方へ所定量延設されたものである。
この構成によれば、仕切り部材３の延設構造により、摩擦面積の拡大を図ることができるので、レゾネータ効果の向上を図ることができる。

また、上記仕切り部材３をレゾナンスチャンバ２の内方へ延設する所定量（延設量ａ参照）は、レゾナンスチャンバ２の深さＹの１／２またはそれ以下に設定されたものである。
この構成によれば、レゾナンスチャンバ２での共鳴現象を確保しつつ、摩擦面積の増大を図ることができる。因に、仕切り部材の延設量が閉塞空間の深さの１／２を超えると、共鳴現象が次第に阻害される傾向となり、所期のレゾネータ効果が得られなくなるので、上記値に設定するものである。

図１０はレゾネータ構造の他の実施例を示し、この図１０に示す実施例では図１で示した実施例（実施例品Ａ参照）の構成に加えて、仕切り部材３の長手方向中間部に、空気の出入方向に沿う凹部３ａを形成し、レゾナンスチャンバ２から流出する空気の摩擦面積をさらに増大して、レゾネータ効果のさらなる向上を図ったものである。

図１１はレゾネータ構造のさらに他の実施例を示し、この図１１に示す実施例では図１（ハ）で示した仕切り部材３を、レゾナンスチャンバ２内方へ突出するように湾曲させたもので、肉厚ｔ、長さｂについては図１（ハ）の構造と同等に設定している。このように、仕切り部材３を湾曲形状に形成すると、開口部１から空気がより一層流入しやすくなるので、図１（ハ）で示した実施例品Ａに対して、レゾネータ効果が向上するものと推考される。

図１２は、図１（ハ）で示したレゾネータ構造を車両用内装材と一体形成したもので、車体を構成するインナパネル４と、このインナパネル４の車室側に設けられるトリム部材５との間にレゾナンスチャンバ２を形成し、トリム部材５には開口部１および仕切り部材３を一体形成したものである。

図１（ハ）の構造によりレゾネータ効果の向上を図ることができるので、この構成を図１２に示すように車両用内装材に適用することによって、レゾナンスチャンバ２の容積確保が比較的困難な車室内であっても、既存の部材（インナパネル４、トリム部材５参照）を有効利用しつつ、レゾネータ構造を確保することができ、低周波の騒音が低減できるので、乗員の快適性向上を図ることができる。

この発明の構成と、上述の実施例との対応において、
この発明の閉塞空間は、実施例のレゾナンスチャンバ２に対応し、
以下同様に、
特定の共鳴周波数は、４０８Ｈ_Ｚに対応するも、
この発明は、上述の実施例の構成のみに限定されるものではない。

すなわち、上記構成のレゾネータ構造は車室内のみならずエンジンルームにも適用でき、また、特定の共鳴周波数は、開口部１の直径Ｘとレゾナンスチャンバ２の容積Ｖとのチューニングにより４０８Ｈ_Ｚ以下のロードノイズに対応する低周波に設定してもよい。さらに、開口部１の形状は円形に限定されることなく、楕円形や方形状等の非円形であってもよい。

本発明のレゾネータ構造の一実施例を示す説明図 図１で示したレゾネータ構造の平面図 レゾネータ構造の他の実施例を示す説明図 レゾネータ構造のさらに他の実施例を示す説明図 従来のレゾネータ構造を示す説明図 レゾネータ構造の比較例を示す説明図 レゾネータ構造の他の比較例を示す説明図 実施例品と比較例品と従来例品の効果代を比較して示す説明図 肉厚の異なる仕切り部材の効果代を比較して示す説明図 レゾネータ構造のさらに他の実施例を示す斜視図 レゾネータ構造のさらに他の実施例を示す断面図 レゾネータ構造を車室内に適用した実施例を示す断面図 実施例品と従来例品の周波数に対する音圧の変化を比較して示す特性図

符号の説明

１…開口部
１ａ…開口壁
２…レゾナンスチャンバ（閉塞空間）
３…仕切り部材

Claims (9)

1. 開口部から該開口部に連通する閉塞空間に音波が入射した時、音のエネルギを摩擦によるエネルギに変換して特定の共鳴周波数の騒音を低減するレゾネータ構造であって、
   上記閉塞空間に連通する開口部入口直下に開口空間を仕切る所定長さの仕切り部材を設けた
   レゾネータ構造。
2. 上記仕切り部材は開口部から流入、流出する空気の流入出方向に沿って配設された
   請求項１記載のレゾネータ構造。
3. 上記仕切り部材は開口部外端を跨ぐ外部空間以外に設定された
   請求項１または２記載のレゾネータ構造。
4. 上記仕切り部材は開口部を形成する開口壁の長さ範囲以外の部位に設定された
   請求項１または２記載のレゾネータ構造。
5. 上記仕切り部材は開口部と同等の長さに設定された
   請求項１〜４の何れか１に記載のレゾネータ構造。
6. 上記仕切り部材は開口部入口直下において開口部を二分するように配設された
   請求項１〜５の何れか１に記載のレゾネータ構造。
7. 上記仕切り部材の肉厚は開口部直径の１／６またはそれ以下に設定された
   請求項１〜６の何れか１に記載のレゾネータ構造。
8. 上記仕切り部材は開口部直下から閉塞空間内方へ所定量延設された
   請求項１〜７の何れか１に記載のレゾネータ構造。
9. 上記仕切り部材を閉塞空間内方へ延設する所定量は、閉塞空間の深さの１／２またはそれ以下に設定された
   請求項８記載のレゾネータ構造。
   

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